2025年假肢材料研究假肢装配工程师考试练习题及答案

2025年假肢材料研究假肢装配工程师考试练习题及答案一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项的字母填在括号内）1.目前临床最常用的碳纤维增强环氧树脂假脚板，其层间剪切强度典型值约为（）A.35MPaB.55MPaC.75MPaD.95MPa答案：C2.钛合金Ti6Al4VELI在假肢接受腔适配螺钉中的最大优势是（）A.低密度B.高耐磨C.超弹性D.射线可透答案：A3.在PP/PE共混改性接受腔材料中，添加0.5wt%纳米SiO₂的主要作用是（）A.提高熔体流动速率B.降低玻璃化转变温度C.抑制裂纹扩展D.增加透光率答案：C4.依据ISO10328:2016，对假脚进行极限静态测试时，加载速率应控制在（）A.5±1mm/minB.10±2mm/minC.25±5mm/minD.50±10mm/min答案：B5.形状记忆聚氨酯（SMPU）在残肢温度（≈34℃）下的形状回复率应≥（）A.80%B.85%C.90%D.95%答案：D6.采用选择性激光烧结（SLS）技术打印PA12假肢接受腔时，推荐的激光功率密度为（）A.3.5W/mm²B.5.0W/mm²C.7.5W/mm²D.10W/mm²答案：B7.下列关于氧化锆陶瓷膝关节滚轴的说法，正确的是（）A.断裂韧性K_IC≈3MPa·m^0.5B.弹性模量低于钴铬合金C.表面抛光后Ra≤0.02μm可降低UHMWPE磨损D.热膨胀系数与钛合金匹配答案：C8.依据GB/T306602020，儿童假肢接受腔的邻苯二甲酸酯限量为（）A.0.01%B.0.05%C.0.1%D.0.5%答案：C9.在真空浇注聚氨酯弹性体假脚时，最佳脱泡真空度为（）A.−0.02MPaB.−0.06MPaC.−0.08MPaD.−0.095MPa答案：D10.采用预浸料模压工艺制备碳纤维假脚，其固化度≥（）方可脱模。A.85%B.90%C.95%D.98%答案：C11.下列关于镁合金WE43在假肢中的应用，错误的是（）A.密度1.8g/cm³B.可降解吸收C.需表面微弧氧化D.弹性模量接近皮质骨答案：B12.在热塑性接受腔冷却定型阶段，为减少内应力，应采用的冷却速率为（）A.5℃/minB.10℃/minC.15℃/minD.自然冷却答案：D13.依据ISO22675:2018，假脚循环疲劳试验后残余变形应≤（）A.1mmB.2mmC.3mmD.5mm答案：B14.采用聚醚醚酮（PEEK）制作膝离断关节连接盘，其玻璃化转变温度T_g≈（）A.120℃B.145℃C.180℃D.250℃答案：B15.在假肢硅胶套中添加5wt%气相白炭黑，其撕裂强度可提高约（）A.15%B.30%C.45%D.60%答案：B16.采用电子束熔融（EBM）技术打印Ti6Al4V假肢膝关节，成形后需进行的热处理制度为（）A.650℃/2h，空冷B.700℃/2h，炉冷C.800℃/4h，空冷D.900℃/1h，水淬答案：A17.下列关于水发泡聚氨酯软内衬泡沫，错误的是（）A.密度0.25g/cm³B.回弹率≥55%C.永久压缩变形≤5%D.吸水率≤1%答案：D18.依据EN12523:2021，假肢用抗菌涂层对金黄色葡萄球菌的抑菌圈应≥（）A.1mmB.2mmC.3mmD.5mm答案：C19.采用3D打印TPU晶格结构假脚，其能量返还率与晶格杆径d的关系为（）A.与d成正比B.与d²成正比C.与d³成正比D.与d成反比答案：B20.在碳纤维预浸料铺层设计中，为提高假脚扭转刚度，应增加（）A.0°层比例B.±45°层比例C.90°层比例D.任意角度层答案：B21.下列关于假肢用石墨烯/环氧树脂纳米复合材料的导电率，正确的是（）A.0.1S/m（0.5wt%）B.1S/m（1wt%）C.10S/m（2wt%）D.100S/m（5wt%）答案：A22.采用真空辅助树脂灌注（VARI）工艺制备假脚，其纤维体积分数可达（）A.45%B.55%C.65%D.75%答案：C23.在假肢接受腔表面喷涂氟碳涂料，其表面能可降至（）A.5mN/mB.10mN/mC.15mN/mD.25mN/m答案：B24.下列关于聚乳酸（PLA）打印假肢手指，错误的是（）A.可完全生物降解B.玻璃化转变温度60℃C.弹性模量3.5GPaD.层间剪切强度≥80MPa答案：D25.依据ISO109935，假肢硅胶套细胞毒性分级应≤（）A.0级B.1级C.2级D.3级答案：B26.采用碳纤维/环氧预浸料热压罐工艺，其典型固化压力为（）A.0.2MPaB.0.4MPaC.0.6MPaD.1.0MPa答案：C27.在假肢用抗菌PEEK中，添加Ag⁰纳米颗粒的最佳粒径为（）A.5nmB.20nmC.50nmD.100nm答案：B28.采用水冷式注塑工艺生产PP接受腔，其模具温度应控制在（）A.20℃B.40℃C.60℃D.80℃答案：B29.下列关于假肢用连续玻璃纤维/尼龙6热塑性复合材料，正确的是（）A.熔点155℃B.弯曲强度≥400MPaC.吸水率≤0.1%D.密度2.7g/cm³答案：B30.在假肢膝关节四连杆机构中，采用陶瓷轴承可使其磨损率降低约（）A.20%B.40%C.60%D.80%答案：D二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）31.下列措施中，可有效降低碳纤维假脚层间剪切破坏的有（）A.提高树脂韧性B.增加±45°铺层C.表面等离子体处理D.降低固化温度答案：A、B、C32.关于Ti6Al4VELI在假肢接受腔的应用，正确的有（）A.弹性模量110GPaB.屈服强度795MPaC.可阳极氧化着色D.需避免与碳纤维电偶腐蚀答案：B、C、D33.下列关于SLS打印PA12假肢接受腔后处理，正确的有（）A.渗透环氧树脂提高强度B.喷砂降低表面粗糙度C.染料染色改善美观D.退火消除残余应力答案：A、C、D34.采用石墨烯/TPU导电复合材料制作假肢传感器，其优点包括（）A.高灵敏度B.可拉伸>500%C.循环稳定性>10000次D.生物毒性高答案：A、B、C35.下列关于假肢用抗菌涂层，正确的有（）A.银离子释放浓度<0.1ppmB.对大肠杆菌抑菌圈≥3mmC.需通过ISO1099310皮肤刺激试验D.可耐酒精擦拭>100次答案：B、C、D36.下列关于水发泡聚氨酯软内衬泡沫，正确的有（）A.开孔率>90%B.透气量>100L/(m²·s)C.压缩永久变形<5%D.耐水解>7d（70℃）答案：B、C、D37.下列关于PEEK假肢膝关节，正确的有（）A.可高温蒸汽灭菌B.耐磨性优于钴铬合金C.弹性模量接近皮质骨D.射线可透答案：A、C、D38.下列关于碳纤维/环氧预浸料储存，正确的有（）A.−18℃密封B.使用前回温>8hC.室温寿命30天D.湿度<60%RH答案：A、B、D39.下列关于假肢用氧化锆陶瓷，正确的有（）A.弯曲强度>1000MPaB.断裂韧性6MPa·m^0.5C.表面抛光Ra≤0.02μmD.热膨胀系数10×10⁻⁶/K答案：A、B、C40.下列关于3D打印Ti6Al4V假肢零件，正确的有（）A.表面粗糙度Ra≈15μmB.需热等静压消除孔隙C.屈服强度>1100MPaD.延伸率>10%答案：A、B、C三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.碳纤维/环氧假脚的层间剪切强度随固化温度升高而线性增加。（）答案：×42.Ti6Al4VELI在假肢中可与碳纤维直接接触无需绝缘隔离。（）答案：×43.采用等离子体处理UHMWPE表面可提高其粘接强度>3倍。（）答案：√44.PEEK的耐磨性低于超高分子量聚乙烯。（）答案：×45.水发泡聚氨酯泡沫的密度越低，其能量吸收能力越差。（）答案：×46.3D打印PLA假肢手指可在60℃热水中自由变形。（）答案：√47.氧化锆陶瓷轴承在假肢膝关节中可显著降低UHMWPE磨损。（）答案：√48.银离子抗菌涂层在假肢中释放浓度越高越好。（）答案：×49.采用VARI工艺可实现假脚纤维体积分数>70%。（）答案：√50.石墨烯/TPU导电复合材料的电阻随拉伸增加而减小。（）答案：×四、简答题（每题10分，共40分）51.简述碳纤维/环氧假脚在热压罐固化过程中常见的三类缺陷及其成因与抑制措施。答案：常见缺陷为（1）孔隙：因挥发分、铺层不实，抑制措施为预抽真空、阶梯升温；（2）分层：因铺层污染、固化压力不足，抑制措施为等离子体处理、提高压力至0.6MPa；（3）纤维屈曲：因树脂流动不均，抑制措施为优化导流网、控制升温速率2℃/min。52.说明Ti6Al4VELI在假肢接受腔适配螺钉中的表面微弧氧化（MAO）工艺参数及膜层性能。答案：电解液：硅酸盐磷酸盐体系，电流密度5A/dm²，频率400Hz，占空比20%，时间15min，膜厚≈15μm；膜层硬度900HV，粗糙度Ra0.8μm，结合力>30MPa，耐盐雾>1000h，可显著降低与碳纤维电偶腐蚀电流密度两个数量级。53.比较SLS打印PA12与热压罐碳纤维/环氧假脚在能量返还率、疲劳寿命、成本三方面的差异。答案：能量返还率：PA12晶格结构55%，碳纤维/环氧75%；疲劳寿命：PA120.5×10⁶次@1kN，碳纤维/环氧2×10⁶次@1kN；成本：PA121200元/件，碳纤维/环氧2800元/件；PA12适合快速低成本试样，碳纤维/环氧适合高性能正式产品。54.阐述形状记忆聚氨酯（SMPU）在假肢接受腔自适应衬垫中的工作原理及关键性能指标。答案：SMPU在T_g=34℃附近发生形状回复，残肢升温使其贴合解剖轮廓；关键指标：形状回复率≥95%，回复时间<60s，循环稳定性>100次，压缩永久变形<5%，细胞毒性≤1级，皮肤刺激指数<2.0。五、综合设计题（共50分）55.某25岁男性，右大腿中段截肢，体重85kg，日常活动包括慢跑与上下楼梯。请设计一款轻量化高能量返还碳纤维假脚，要求：（1）给出铺层方案与材料选型；（2）计算静态极限载荷与疲劳寿命；（3）说明装配流程与质量控制点；（4）评估成本与环保性。答案：（1）铺层：T700S/环氧预浸料，[0/±45/0/±45/90/±45/0/±45/0]s，共18层，厚度2.5mm，0°层提高弯曲刚度，±45°层提高扭转与层间剪切，90°层提高横向强度；脚板长度280mm，宽度80mm，质量320g。（2）极限载荷：依据ISO10328，取安全系数2.5，极限载荷=85kg×9.8×2.5×2.5=5.2kN；有限元分析最大应力580MPa，低于T700S强度2.5GPa；疲劳寿命：R=0.1，f=5Hz，最大载荷2.6kN，循环2